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        循環(huán)氣壓縮機(jī)PK30301故障原因分析及對(duì)策

        2021-11-15 05:10:38王旭峰中石化鎮(zhèn)海煉化分公司浙江寧波315100
        化工管理 2021年30期
        關(guān)鍵詞:白油氣閥丙烯

        王旭峰(中石化鎮(zhèn)海煉化分公司,浙江 寧波 315100)

        0 引言

        鎮(zhèn)海煉化30萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置自2010年11月投產(chǎn)后,循環(huán)氣壓縮機(jī)PK30301運(yùn)行狀態(tài)不平穩(wěn),振動(dòng)波動(dòng)大,介質(zhì)帶粉和帶液嚴(yán)重,經(jīng)常因振動(dòng)高聯(lián)鎖停機(jī)。雖然機(jī)組設(shè)置A/B兩臺(tái)互為備用,但故障嚴(yán)重時(shí)兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)檢修,5 T/H 的低壓丙烯無(wú)法回收,只能直排火炬燃燒,不僅造成較大經(jīng)濟(jì)損失,且易造成環(huán)境污染。

        1 低壓丙烯回收系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        1.1 工藝流程簡(jiǎn)介

        聚丙烯粉末從閃蒸罐D(zhuǎn)30301中出來(lái)進(jìn)入過(guò)濾器F30301,實(shí)現(xiàn)聚合物和丙烯單體分離,聚合物從下進(jìn)入汽蒸罐D(zhuǎn)30501。氣體從上離開(kāi)過(guò)濾器,先經(jīng)安全過(guò)濾器F30302,再在洗滌塔T30302中用白油和ATMER163/YG918的混合物進(jìn)行洗滌,去除夾帶的TEAL和細(xì)粉。泵P30304維持油在T30302中循環(huán),塔頂冷卻器E30304將循環(huán)氣冷卻到40~50 ℃,進(jìn)入過(guò)濾器F30303再過(guò)濾夾帶的細(xì)粉,最后經(jīng)過(guò)分離器D30304進(jìn)入壓縮機(jī)[1],流程如圖1所示。

        圖1 低壓丙烯回收系統(tǒng)流程圖

        1.2 壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

        PK30301是回收單元的關(guān)鍵設(shè)備,型號(hào):4K165-2K-1,為立式二級(jí)四列迷宮密封的往復(fù)壓縮機(jī),由江蘇無(wú)錫壓縮機(jī)股份有限公司生產(chǎn),功率561.5 kW,轉(zhuǎn)數(shù)742 r/min,流量3 000 m3/h,流程如圖2所示。壓縮機(jī)安裝有進(jìn)氣閥卸荷裝置(氮?dú)鉄o(wú)風(fēng)卸荷),對(duì)氣量進(jìn)行0—50%—100%分檔調(diào)節(jié),0%只用于啟動(dòng)。壓縮機(jī)從出口側(cè)到進(jìn)口側(cè)設(shè)置了一個(gè) “二回一”旁路氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,此調(diào)節(jié)閥由設(shè)置在壓縮機(jī)一級(jí)入口側(cè)的壓力變送器控制,用以滿足壓縮機(jī)氣量75%~100%之間連續(xù)運(yùn)行要求。

        圖2 PK30301流程圖

        2 主要故障現(xiàn)象

        2.1 帶液嚴(yán)重

        壓縮機(jī)檢修后運(yùn)行1個(gè)多月,振動(dòng)逐漸上升,且波動(dòng)幅度較大,停機(jī)拆檢一級(jí)入口緩沖罐D(zhuǎn)30307和一級(jí)出口緩沖罐D(zhuǎn)30308內(nèi)有較多油液,閥座及流道內(nèi)油狀物較多。

        2.2 氣閥有黑色聚合物結(jié)塊

        氣閥溫度尤其是二級(jí)出口氣閥溫度上升明顯,接近聯(lián)鎖報(bào)警值,氣閥臟、壽命短,上面有較多黑色發(fā)粘的聚合物?;钊槌鰴z查后發(fā)現(xiàn)活塞上下面有較多粘結(jié)物,影響上下止點(diǎn)間隙,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致活塞撞缸。

        2.3 帶粉嚴(yán)重

        活塞和氣閥帶白粉,機(jī)組開(kāi)起后6 h振動(dòng)從2.5 mm/s到3.5 mm/s(正常運(yùn)行2.5 mm/s左右),振動(dòng)高停機(jī)檢修。二級(jí)排氣閥室及排氣閥有較多白色粉末,二級(jí)一列活塞底部較臟,有較多白色粉末,活塞下止點(diǎn)間隙幾乎到零。

        3 循環(huán)氣壓縮機(jī)PK30301故障原因分析

        PK30301不能長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行,故障率高,總結(jié)故障現(xiàn)象和原因,主要是:壓縮機(jī)輸送介質(zhì)中帶液造成“液擊”或帶粉末結(jié)塊,造成振動(dòng)和氣閥溫度異常上升,從而導(dǎo)致振動(dòng)高或者二級(jí)出口氣閥溫度高聯(lián)鎖停機(jī)。

        3.1 壓縮機(jī)帶液嚴(yán)重

        壓縮機(jī)夾雜帶液有兩種情況:一是T30302洗滌后的循環(huán)氣中有較多白油,且經(jīng)過(guò)F30303和D30304都未分離干凈,最后帶入壓縮機(jī),造成出、入口緩沖罐和氣閥室內(nèi)帶油,活塞高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)形成“液擊”,導(dǎo)致振動(dòng)波動(dòng)大,一部分油可能會(huì)通過(guò)填料竄入隔離腔和曲軸箱,導(dǎo)致潤(rùn)滑油遭受污染,油質(zhì)變差,濾網(wǎng)堵塞、油壓降低,甚至機(jī)械密封泄漏;二是刮油環(huán)長(zhǎng)時(shí)間使用后未及時(shí)更換,刮油效果變差,曲軸箱內(nèi)潤(rùn)滑油沿著活塞桿進(jìn)入壓縮機(jī)間隔腔,沒(méi)有返回曲軸箱。

        3.1.1 T30302洗滌后循環(huán)氣帶油嚴(yán)重

        T30302內(nèi)洗滌液使用時(shí)間變長(zhǎng),含有的TEAL 和粉末增多,洗滌的效果會(huì)變差,帶到后系統(tǒng)的TEAL就會(huì)變多。洗滌塔的白油回流量大,溫度高,氣體帶油較多;反之,氣體帶粉較多[2]。溫度是通過(guò)塔頂冷卻器E30304來(lái)冷卻降低,換熱器是U形管換熱器,使用時(shí)間長(zhǎng)后管束外會(huì)粘結(jié)白色粉末,換熱效果變差,因此一個(gè)大修周期后,換熱器都要拆檢并機(jī)械清洗。T30302 的洗滌效果,通過(guò)調(diào)整油回流量、溫度、鋁含量、更換頻次、降低反應(yīng)單元的TEAL量即T/D比等措施來(lái)改善。

        3.1.2 曲軸箱內(nèi)潤(rùn)滑油竄入間隔腔內(nèi)

        壓縮機(jī)是立式結(jié)構(gòu),運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑油潤(rùn)滑主軸瓦、連桿大頭瓦,再經(jīng)過(guò)小頭瓦和十字頭,最后回落到油池。刮油環(huán)可將活塞桿上潤(rùn)滑油刮下,避免潤(rùn)滑油進(jìn)入隔離腔。壓縮機(jī)長(zhǎng)久運(yùn)行會(huì)因刮油環(huán)失效、回油孔堵塞導(dǎo)致潤(rùn)滑油回流不暢,存留在隔離腔內(nèi),甚至進(jìn)入氣缸造成“液擊”,同時(shí)曲軸箱油位降低。通過(guò)持續(xù)觀察油位發(fā)現(xiàn)一直保持平穩(wěn),故可排除氣缸內(nèi)帶液是潤(rùn)滑油進(jìn)入的可能。壓縮機(jī)帶液主要原因是洗滌后循環(huán)氣夾帶白油進(jìn)入壓縮機(jī)。

        3.2 壓縮機(jī)帶粉嚴(yán)重

        壓縮機(jī)帶粉有兩種可能:一種是過(guò)濾器F30301、F30302、F30303的濾芯同時(shí)泄漏,使得循環(huán)氣中夾帶的PP粉末進(jìn)入壓縮機(jī);另一種是壓縮機(jī)內(nèi)細(xì)粉不是聚丙烯粉末,而是相似的鋁化合物。對(duì)于第一種情況經(jīng)分析排除,原因如下:

        F30301濾芯骨架是不銹鋼,濾網(wǎng)是金屬燒結(jié)氈,強(qiáng)度很大,不會(huì)輕易破損,且側(cè)面設(shè)置12個(gè)電磁閥,通入干凈丙烯氣定期吹掃濾芯,保證濾網(wǎng)不被粉末堵塞,使用壽命一般在一個(gè)大修周期以上。F30302用來(lái)過(guò)濾當(dāng)F30301泄漏時(shí)循環(huán)氣內(nèi)的粉末,運(yùn)行時(shí)F30302壓差變大,就要考慮F30301 濾芯失效。在此期間,F(xiàn)30302壓差正常。

        F30303是D30304入口過(guò)濾器,設(shè)置在T30302后,用來(lái)過(guò)濾循環(huán)氣中殘存的PP粉末。所以,從F30301到F30303的循環(huán)氣,需經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)濾器,PP粉末想進(jìn)入壓縮機(jī)的可能性微乎其微。

        對(duì)檢修下來(lái)的黑色聚合物取樣分析,里面鋁含量較高,推測(cè)是殘存的TEAL和氧氣反應(yīng)附著在細(xì)粉表面,然后通過(guò)壓縮氣體夾帶進(jìn)入機(jī)組后,在氣缸活塞和氣閥內(nèi)積聚,隨后往復(fù)運(yùn)動(dòng)在高溫中形成的粘稠物質(zhì)[3]。同時(shí)對(duì)白色粉末進(jìn)行分析和用火灼燒,分析結(jié)果含鋁,表面發(fā)粘,且在火中不燃燒、不熔化,由于聚丙烯的熔點(diǎn)在165 ℃[4]左右,如果是聚丙烯粉末,應(yīng)該會(huì)軟化、熔化,故粉末是宏觀形狀酷似聚丙烯粉末的鋁化合物[5]。因此,壓縮機(jī)帶粉是循環(huán)氣中未反應(yīng)的TEAL所致。

        4 改進(jìn)措施

        針對(duì)上面分析的各項(xiàng)原因,我們制定以下措施,用來(lái)解決PK30301 “帶粉帶油”問(wèn)題。

        4.1 改進(jìn)檢修方案

        壓縮機(jī)停車(chē)檢修時(shí),要根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行狀況和氣閥、氣缸拆檢情況制定檢修方案,對(duì)D30307、D30309、壓縮機(jī)進(jìn)出口管線及氣缸回一段入口管線清理,必要時(shí)用高壓水槍清理干凈,再用氣吹干,不能殘存任何盲點(diǎn)死區(qū),且在投用前要分析露點(diǎn)合格。因?yàn)樵谏a(chǎn)時(shí)TEAL和水異常敏感,會(huì)生成固體粉末,其反應(yīng)方程式如下:

        故停機(jī)時(shí)做好檢修質(zhì)量,并在置換吹掃時(shí)徹底排除系統(tǒng)中的水是保證機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

        4.2 調(diào)整反應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)

        根據(jù)聚丙烯生產(chǎn)時(shí)丙烯原料性質(zhì),調(diào)整聚合單元催化劑TEAL 的加入量。鋁烯比(AL/PR)由設(shè)計(jì)值0.15~0.25 kg/t 調(diào)整成了0.11~0.12 kg/t,從源頭上降低TEAL的含量,從而減少進(jìn)入到T30302中的量。

        4.3 調(diào)整洗滌塔運(yùn)行維護(hù)指標(biāo)

        調(diào)整T30302 的工藝操作,摸索出最佳控制參數(shù),定期換油,提高丙烯氣的洗滌效果。加強(qiáng)T30302白油中的TEAL量的分析頻次,降低TEAL的控制指標(biāo),一旦分析結(jié)果超標(biāo),馬上安排置換白油,將TEAL量降至合格。嚴(yán)格控制T30302液位,正常液位保持在最下面視鏡滿格和上紅線之間。將T30302液位低報(bào)由開(kāi)關(guān)量改為模擬量,液位引入DCS以更精確控制T30302液位。壓縮機(jī)一級(jí)、二級(jí)入口緩沖罐加大排油頻次,每小時(shí)排油一次,避免氣閥帶油現(xiàn)象。

        4.4 改造設(shè)備

        除沫器D30304進(jìn)行改造,將內(nèi)件由原來(lái)的絲網(wǎng)除沫器結(jié)構(gòu)改為內(nèi)置靜葉分離器,有效降低白油通過(guò)率,降低白油帶入壓縮機(jī)可能。

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)以上措施的實(shí)施,循環(huán)氣壓縮機(jī)PK30301運(yùn)行時(shí)間大幅延長(zhǎng),從原來(lái)的1~2個(gè)月的運(yùn)行壽命,延長(zhǎng)到半年左右,大大提高了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,確保裝置的平穩(wěn)運(yùn)行,提高了生產(chǎn)效益。

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